Book/Report

FZJ-2019-01794

http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Molekularbiologische, immunologische und funktionelle Charakterisierung von Untereinheiten des zyklisch Nukleotid-gesteuerten Ionenkanals aus dem Rinderhoden

Weiner, J. R. (Corresponding author)FZJ*

1997
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/21803

Report No.: Juel-3339

Abstract: Rinderspermien exprimieren einen cGMP-gesteuerten Ionenkanal, dessen $\alpha$-Untereinheit auch in Rindersehzapfen vorkommt. Sie bildet in heterologen Expressionssystemen funktionelle Ionenkanäle, die sich in einigen elektrophysiologischen Eigenschaften von den nativen Kanälen unterscheiden. In der vorliegenden Arbeit habe ich weitere sogenannte $\beta$-Untereinheiten des cGMP-gesteuerten Ionenkanals aus dem Rinderhoden identifiziert. Die cDNAs einer "kurzen"- (brCNGC$\beta$k) und drei "langer" (btCNGC$\beta$11-3) $\beta$-Untereinheiten wurden kloniert. Die Proteine btCNGC11-3 unterscheiden sich nur am N-terminalen Ende voneinander und stellen vielleicht alternativ gespleißte Isoformen dar. Der übrige Bereich ist identisch mit dem C-Terminus des GARP' - und dem vollständigen $\beta$'-Teil der $\beta$Untereinheit aus den Rindersehstäbchen. Die kurze Variante entspricht einem Bereich aus dem $\beta$'-Teil der Sehstäbchen-$\beta$-Untereinheit und umfaßt die transmembranalen Segmente S1-S6, die Poren-bildende Region und die Bindestelle für zyklische Nukleotide.Northernblot- und PCR-Experimente zeigen, daß btCNGC$\beta$k wesentlich häufiger im Rinderhoden exprimiert wird als btCNGC$\beta$11-3. Durch immunhistochemische Experimente konnte eine $\beta$-Untereinheit im "principal piece" des Spermienschwanzes lokalisiert werden. Dies deutet darauf hin, daß im Schwanz von Rinderspermien der CNG-Kanal als Homo- und Hetero-Oligomer vorliegen kann. Die heterolog exprimierte $\alpha$-Untereinheit aus Sehzapfen bildet Kanäle, die weniger stark durch extrazelluläre Ca$^{2+}$-Ionen blockiert werden als die aus Sehstäbchen. Mit Hilfe ziel gerichteter Mutationen (Chimärenkonstruktion) in beiden ($\alpha$-Untereinheiten konnte ein Bereich identifiziert werden, der für die Ausbildung dieser Eigenschaft verantwortlich ist. Die $\beta$-Untereinheiten alleine bilden keine funktionellen Kanäle. Allerdings verändert sich durch Koexpression von $\alpha$- und $\beta$-Untereinheiten die Ionenselektivität im Vergleich zumhomo-oligomeren Kanal. Durch die $\beta$-Untereinheit wird weiterhin der hetero-oligomere Kanal erst bei höheren extrazellulären Ca$^{2+}$-Konzentrationen blockiert. Aus Ca$^{2+}$-Permeabilitäts messungen an homo-oligomeren Kanälen ist bekannt, daß Kanäle, die bei höheren Ca$^{2+}$-Konzentrationen blockiert werden, besser permeabel für Ca$^{2+}$ sind. Möglicherweise tragen die $\beta$-Untereinheiten dazu bei, daß der CNG-Kanal aus Rinder-Spermien permeabler für Ca$^{2+}$-Ionen wird. Ca$^{2+}$/Calmodulin verringert die Ligandensensitivität der CNG-Kanäle aus Sehstäbchen und olfaktorischen sensorischen Neuronen. Der Effekt auf den Sehstäbchen-Kanal ist wesentlich schwächer als der auf den Riechzellen-Kanal und erfordert die $\beta$-Untereinheit. Eine Modulation durch Ca$^{2+}$/Calmodulin konnte bei der heterolog exprimierten $\alpha$-Untereinheit des Rinder-Zapfenkanals nicht festgestellt werden. Der auffälligste Unterschied zwischen der putativen Ca$^{2+}$/Calmodulin-Bindestelle in der $\alpha$-Untereinheit des Sehzapfen-Kanals und der im Riechzellen-Kanal ist die Deletion der Aminosäure Phenylalanin an Position 1 des Sequenzmotivs. Es wurde gezeigt, daß trotz Insertion des Phenylalanins in die $\alpha$-Untereinheit des Sehzapfen-Kanals keine Ca$^{2+}$/Calmodulin-Modulation erzielt werden konnte. Dies läßt den Schluß zu, daß der Sehzapfen-Kanal vergleichbar dem Sehstäbchen-Kanal eine $\beta$-Untereinheit für den Ca$^{2+}$/Calmodulineffekt benötigt.

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Contributing Institute(s):

1. Publikationen vor 2000 (PRE-2000)

Research Program(s):

1. 899 - ohne Topic (POF3-899) (POF3-899)

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Database coverage:

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